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KR101165507B1 - 이차전지 - Google Patents

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KR101165507B1
KR101165507B1 KR1020090115962A KR20090115962A KR101165507B1 KR 101165507 B1 KR101165507 B1 KR 101165507B1 KR 1020090115962 A KR1020090115962 A KR 1020090115962A KR 20090115962 A KR20090115962 A KR 20090115962A KR 101165507 B1 KR101165507 B1 KR 101165507B1
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손영배
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭을 포함하는 제1전극; 일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭을 포함하는 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되며, 상기 제1전극 및 제2전극 사이를 절연하는 세퍼레이터;를 포함하는 전극 조립체를 포함하되, 상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 젤리롤 형태로 권취되어 있으며, 상기 제1전극 탭들 및 제2전극 탭들 각각은 상기 전극 조립체의 일측의 장축과 단축을 기준으로 하는 사분면 상에서 다른 사분면에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
전극 조립체, 전극 탭, 젤리롤

Description

이차전지{Secondary Battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전자기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차전지가 주로 사용되고 있다.
상기 이차전지는 일반적으로 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 포함하고 있고, 상기 전극조립체는 상기 전극조립체를 보호하는 보호 부재 내부에 수용된다.
이때, 상기 이차전지는 상기 양극 및 음극 각각을 외부 기기와 연결하기 위한 전극탭들이 상기 양극 및 음극으로부터 연장되어 있다.
본 발명의 목적은 복 수개의 탭들을 구비한 전극들이 권취된 전극 조립체에 있어 상기 탭들의 위치가 제어된 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭을 포함하는 제1전극; 일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭을 포함하는 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되며, 상기 제1전극 및 제2전극 사이를 절연하는 세퍼레이터;를 포함하는 전극 조립체를 포함하되, 상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 젤리롤 형태로 권취되어 있으며, 상기 제1전극 탭들 및 제2전극 탭들 각각은 상기 전극 조립체의 장축과 단축을 기준으로 하는 사분면 상에서 다른 사분면에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
상기 전극 조립체는 상기 제1전극 탭들이 상기 사분면 중 제1사분면에 위치하면, 상기 제2전극 탭들은 상기 사분면 중 제3사분면에 위치하고, 상기 제1전극 탭들이 상기 사분면 중 제2사분면에 위치하면, 상기 제2전극 탭들은 상기 사분면 중 제4사분면에 위치한다.
상기 전극 조립체는 A = 2C-TJ 및 B ＜ C/3 (이때, 상기 A는 제1전극 탭들 간의 간격 또는 제2전극 탭들 간의 간격, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체의 두께)를 만족하도록 구성된다.
상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 권취되어 이루어지되, ((C-5)/2-(B+TP+TN+TS)×N×1.05) ＞ 0 (이때, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TP는 제1전극의 두께, 상기 TN는 제2전극의 두께, 상기 TS는 세퍼레이터의 두께, 상기 N은 전극 조립체의 권취 횟수)를 만족하도록 구성된다.
상기 이차전지:는 상기 제1전극 탭들과 연결된 제1전극 리드; 및 상기 제2전극 탭들과 연결되는 제2전극 리드;를 포함하며, 상기 제1전극 리드는 상기 제1전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이의 반보다는 작고, 상기 제2전극 리드는 상기 제2전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이의 반보다는 작다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭을 포함하는 제1전극; 일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭을 포함하는 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되며, 상기 제1전극 및 제2전극 사이를 절연하는 세퍼레이터;를 포함하는 전극 조립체를 포함하되, 상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 젤리롤 형태로 권취되어 있으며, 상기 제1전극 탭들은 상기 전극 조립체의 장축과 단축을 기준으로 하는 사분면 상에서 제1사분면 또는 제2사분면에 위치하고, 상기 제2전극 탭들은 제3사분면 또는 제4분면에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
상기 전극 조립체는 A = 2C-TJ 및 5㎜ ＜ B ＜ C/2 (이때, 상기 A는 제1전극 탭들 간의 간격 또는 제2전극 탭들 간의 간격, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체의 두께)를 만족하도록 구성된다.
상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 권취되어 이루어지되, ((C-TJ)-(B+TP+TN+TS)×N) ≥ 0 (이때, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체의 두께, 상기 TP는 제1전극의 두께, 상기 TN는 제2전극의 두께, 상기 TS는 세퍼레이터의 두께, 상기 N은 전극 조립체의 권취 횟수)를 만족하도록 구성된다.
상기 이차전지:는 상기 제1전극 탭들과 연결된 제1전극 리드; 및 상기 제2전극 탭들과 연결되는 제2전극 리드;를 포함하며, 상기 제1전극 리드는 상기 제1전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이보다는 작고, 상기 제2전극 리드는 상기 제2전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이보다는 작다.
상기 전극 조립체는 그 중심부에 상기 장축인 X축을 따라 구비된 코어 세퍼레이터를 포함한다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 의하면, 복 수개의 탭들을 구비한 전극들이 권취된 전극 조립체에 있어 상기 탭들의 위치가 제어된 이차전지를 제공하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 제1전극 및 제2전극을 설명하기 위한 도이다.
도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 일측 측면을 자세히 도시한 도들이다.
도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(110), 상기 전극 조립체(110)를 수용하는 보호 부재(120) 및 보호회로 모듈(130)을 포함하고 있다.
상기 전극 조립체(110)는 제1전극(111), 제2전극(112), 세퍼레이터(113), 제1전극 탭(114), 제2전극 탭(115), 제1전극 리드(116) 및 제2전극 리드(117)를 포함하고 있다.
상기 제1전극(111)은 양극 전극이고, 상기 제2전극(112)은 음극 전극이다. 이와는 반대로 상기 제1전극(111)은 음극 전극이고, 상기 제2전극(112)은 양극 전극일 수 있다.
상기 제1전극(111)은 그 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭(114)들을 구비하고 있다.
상기 제1전극 탭(114)들은 상기 제1전극(111)의 일측으로 연장되어 구비되되, 동일한 간격(A)으로 구비되어 있다. 또한 상기 제1전극 탭(114)들은 동일한 폭(B)으로 구비되어 있다.
상기 제2전극(112)은 상기 제1전극(111)과 동일한 형상으로 구비된다. 즉, 상기 제2전극(112)은 그 일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭(115)을 구비하고 있고, 상기 제2전극 탭(115)들은 동일한 간격(A) 및 동일한 폭(B)으로 구비되어 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 상기 제1전극(111) 및 제2전극(112) 사이에 개재되어 상기 제1전극(111) 및 제2전극(112) 사이를 절연하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 전극 조립체(110)가 두 장의 세퍼레이터(113)를 구비하고 있고, 상기 두 장의 세퍼레이터(113)를 이용하여 상기 제1전극(111) 및 제2전극(112)을 절연하는 것으로 도시하고 있으나 필요하다면, 한 장 또는 세 장 이상의 세퍼레이터(113)를 구비할 수 있다.
이때, 본원 발명에서 상기 전극 조립체(110)는 적어도 하나 이상의 세퍼레이터(113)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 이를 중심으로 설명하고 있으나, 필요하 다면, 상기 세퍼레이터(113)가 생략될 수 있다. 즉, 상기 제1전극(111) 및 제2전극(112)의 양측 표면 또는 어느 일측 표면 상에 상기 세퍼레이터(113)를 대신할 수 있는 절연막(미도시)을 구비함으로써 상기 세퍼레이터(113)가 구비되지 않을 수 있다. 상기 세퍼레이터(113)를 대신할 수 있는 절연막(미도시)은 액상 코팅법 등과 같은 코팅법을 이용하여 형성할 수 있다.
따라서 상기 전극 조립체(110)는 각각 일측으로 복 수개의 제1전극 탭(114) 및 복 수개의 제2전극 탭(115)이 연장되어 있되, 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)이 각각 동일한 간격(A) 및 동일한 폭(B)으로 연장된 제1전극(112) 및 제2전극(114)을 구비하고 있으며, 상기 제1전극(112), 제2전극(114) 및 상기 제1전극(112)과 제2전극(114) 사이를 절연하는 세퍼레이터(113)를 구비하고 있다.
이때, 상기 전극 조립체(110)는 도 2a에 도시된 바와 같이 제2전극(112), 세퍼레이터(113), 제1전극(111) 및 세퍼레이터(113) 순으로 순차적으로 적층한 후, 일측 끝단에서 타측 끝단으로 권취한 젤리롤(jelly-roll) 형태로 구비된다.
상기 전극 조립체(110)는 젤리롤 형태로 구비되므로써, 상기 제1전극(111), 제2전극(112) 및 세퍼레이터(113)가 감기는 횟수 즉, 권취 횟수가 증가함에 따라 외주부의 직경은 점점 더 커지게 되고, 이로 인해 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들의 위치는 계속 변화된다.
이때 상기 전극 조립체(110)는 상기 제1전극 탭(114)들의 간격(A)과 폭(B) 및 제2전극 탭(115)들의 간격(A)과 폭(B)을 적절히 제어하므로써 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)이 서로 이격된 위치에 구비 될 수 있다.
즉, 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들은 상기 전극 조립체(110)의 일측 면의 중심을 중심점으로 하는 사분면에서 각각 다른 사분면에 위치, 바람직하게는 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제1전극 탭(114)들이 제2사분면에 위치하면, 상기 제2전극 탭(115)들은 제4사분면에 위치하고, 도에서 도시하고 있지는 않지만, 상기 제1전극 탭(114)들이 제1사분면에 위치하면, 상기 제2전극 탭(115)들은 제3사분면에 위치한다.
이때, 상기 사분면은 상기 전극 조립체(110)의 일측 면, 즉, 상기 전극 조립체(110)의 측면들 중 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들이 연장되어 있는 측면에서, 상기 전극 조립체(110)의 일측 면의 중심을 기준으로 하여 장축을 X축으로 하고, 상기 전극 조립체(110)의 일측 면의 중심을 기준으로 하여 단축를 Y축으로 한다. 따라서, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 사분면은 상기 전극 조립체(110)의 일측 면의 중심을 기준으로 하여 우측상단에서 우측하단으로, 즉 상기 우측상단에서 반시계 반향으로 제1사분면, 제2사분면, 제3사분면 및 제4사분면으로 정의한다.
상기 전극 조립체(110)는 상기 제1전극 탭(114)들의 간격(A)과 제2전극 탭(115)들의 간격(A) 및 상기 제1전극 탭(114)들의 폭(B)과 제2전극 탭(115)들의 폭(B)이 하기 수학식 1을 만족하는 하도록 구비되어야 상기에서 상술한 바와 같이 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들이 각각 다른 사분면에 위치하게 된다.
A = 2C-TJ 및 B ＜ C/3
(이때, 상기 A는 제1전극 탭(114)들 간의 간격 또는 제2전극 탭(115)들 간의 간격, 상기 B는 제1전극 탭(114)들의 폭 또는 제2전극 탭(115)들의 폭, 상기 C는 전극 조립체(110)의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체(110)의 두께)
상기 수학식 1에 의하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지(100)의 전극 조립체(110)는 상기 전극 조립체(110)의 장축 너비(C)의 두 배에서 상기 전극 조립체(110)의 두께(TJ)를 뺀 거리 만큼 상기 제1전극 탭(114)들이 서로 이격되어 있고, 상기 전극 조립체(110)의 장축 너비(C)의 두 배에서 상기 전극 조립체(110)의 두께(TJ)를 뺀 거리 만큼 상기 제2전극 탭(115)들이 서로 이격되어 있는 제1전극(111) 및 제2전극(112)을 구비한다. 이때, 상기 제1전극 탭(114)들의 폭(B) 또는 제2전극 탭(115)들의 폭(B)은 상기 전극 조립체(110)의 장축 너비(C)의 1/3 보다 작은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극 조립체(110)는 하기 수학식 2을 만족하는 상기 제1전극 탭(114)들과 제2전극 탭(115)들을 포함하는 제1전극(111)과 제2전극(112)을 구비하는 것이 바람직하다.
((C-5)/2-(B+TP+TN+TS)×N×1.05) ＞ 0
(이때, 상기 B는 제1전극 탭(114)의 폭 또는 제2전극 탭(115)의 폭, 상기 C는 전극 조립체(110)의 장축 너비, 상기 TP는 제1전극(111)의 두께, 상기 TN는 제2전극(12)의 두께, 상기 TS는 세퍼레이터(113)의 두께, 상기 N은 전극 조립체(110)의 권취 횟수)
이때 상기 수학식 2는 상기 제1전극 탭(114)의 폭(B) 또는 제2전극 탭(115)의 폭(B), 상기 전극 조립체(110)의 장축 너비(C), 상기 제1전극(111)의 두께(TP), 상기 제2전극(112)의 두께(TN), 상기 세퍼레이터(113)의 두께(TS) 및 상기 전극 조립체(110)의 권취 횟수(N)를 한정하는 것으로 상기 수학식 2를 만족하도록 상기 상기 제1전극 탭(114)의 폭(B) 또는 제2전극 탭(115)의 폭(B), 상기 전극 조립체(110)의 장축 너비(C), 상기 제1전극(111)의 두께(TP), 상기 제2전극(112)의 두께(TN), 상기 세퍼레이터(113)의 두께(TS) 및 상기 전극 조립체(110)의 권취 횟수(N)를 결정하는 경우 상기에서 상술하 바와 같이 상기 전극 조립체(110)의 제1전극 탭(113) 및 제2전극 탭(114)이 각각 다른 사분면에 위치하게 된다.
상기 전극 조립체(110)의 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들은 각각 상기 제1전극 리드(116) 및 제2전극 리드(117)과 연결된다.
상기 제1전극 리드(116)는 상기 제1전극 탭(114)들과 접촉하는 일측 끝단(116a) 및 상기 일측 끝단(116a)으로부터 연장되며, 상기 보호회로 모듈(130) 등과 같은 외부 기기와 연결되는 연장부(116b)를 구비하고 있다.
상기 제1전극 리드(116)의 일측 끝단(116a)은 상기 제1전극 탭(114)들과 전기적으로 연결된다.
상기 제1전극 리드(116)의 일측 끝단(116a)은 일정 너비(L1)로 구비된다.
이때, 상기 제1전극 탭(114)들이 저항 용접, 레이저 용접, 초음파 용접 및 솔더링 용접 등과 같은 용접으로 서로 전기적 물리적으로 연결된 후, 상기 제1전극 리드(116)의 일측 끝단(116a)과 전기적 물리적으로 연결되면, 상기 일측 끝단(116a)의 일정 너비(L1)는 상기 전극 조립체(116)의 일측 측면의 장축 너비(C)의 반 보다 작기만 하면 어떤 너비로 구비되어도 무방하기는 하나 상기 제1전극 탭(114)들의 너비 보다는 큰 것이 바람직하다. 이는 상기 복 수개의 제1전극 탭(114)들이 상기 제1전극 리드(116)에 연결되므로 전기 저항 측면에서 상기 일측 끝단(116a)의 일정 너비(L1)는 상기 제1전극 탭(114)들의 너비 보다는 큰 것이 바람직하기 때문이다.
한편, 상기 제1전극 탭(114)들이 서로 먼저 전기적 물리적으로 연결되지 않고, 상기 일측 끝단(116a)에 저항 용접, 레이저 용접, 초음파 용접 및 솔더링 용접 등과 같은 용접으로 개별적 또는 동시에 전기적 물리적으로 연결되면, 상기 일측 끝단(116a)의 일정 너비(L1)는 상기 상기 전극 조립체(116)의 일측 측면의 장축 너 비(C)의 반 보다 작고, 상기 제1전극 탭(114)들 중 가장 가장자리에 있는 제1전극 탭(114)들 간의 간격 보다는 큰 너비로 구비된다. 이는 상기 제1전극 탭(114)들이 상기 제1전극 리드(116)와 전기적 물리적으로 안정적으로 연결되기 위해서이다.
한편, 상기 제2전극 리드(117)도 상기 제1전극 리드(116)와 마찬가지로 일측 끝단(117a) 및 상기 일측 끝단(117b)으로부터 연장된 연장부(117b)를 구비하며, 상기 제2전극 리드(117)의 일측 끝단(117a)도 상기 제1전극 리드(116)의 일측 끝단(116a)과 마찬가지로 일정 너비(L2)로 구비된다. 이때, 상기 일측 끝단(117a)의 일정 너비(L2)는 상기 제1전극 리드(116)의 일정 너비(L1)와 동일한 방식으로 그 너비가 결정될 수 있음으로 자세한 설명은 생략한다.
상기 보호 부재(120)는 상기 전극 조립체(110)를 수용하며, 상기 전극 조립체(110)를 보호하는 역할을 한다. 상기 보호 부재(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 파우치형일 수도 있고, 각형일 수도 있다. 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 보호 부재(120)를 파우치형으로 도시하고 이를 중심으로 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 보호 부재(120)는 본체(122), 커버(124) 및 수용부(126)를 구비하고 있다.
상기 본체(122)는 바닥면(122a) 및 상기 바닥면(122a)로부터 연장된 측면(122b)을 포함하고 있다.
상기 수용부(126)는 상기 본체(122)의 상기 바닥면(122a)과 측면(122b)에 의해 형성된 공간이다. 상기 수용부(126)는 상기 전극 조립체(110)를 수용한다.
상기 본체(122)는 상기 수용부(126)의 입구, 즉, 상기 측면(122b)으로부터 연장되어 밀봉부(122c)를 구비하고 있다.
상기 커버(124)는 상기 본체(122)의 밀봉부(122c)의 어느 가장자리로부터 연장되어 있다. 상기 커버(124)는 상기 수용부(126)를 모두 덮으면서 상기 본체(122)의 밀봉부(122c)와 밀봉되어 상기 이차전지(100)를 밀봉하게 되므로, 상기 커버(124)는 상기 수용부(126)와 대응되는 덮개 영역(124a) 및 밀봉부(124b)를 구비하고 있다.
상기 보호회로 모듈(130)은 상기 전극 조립체(110)의 충방전을 제어할 뿐만 아니라 상기 이차전지(100)의 동작을 제어하는 역할을 한다. 상기 보호회로 모듈(130)은 IC 소자 등과 같은 제어 소자(132)들을 구비하고 있어, 상기 이차전지(100)에 과전류가 흐르는 것을 방지한다. 또한, 상기 보호회로 모듈(130)은 상기 이차전지(100)를 외부 기기와 연결하는 외부 단자(134)들을 구비하고 있다. 이때, 도 1a에서는 상기 제어 소자(132) 및 외부 단자(134)들이 상기 보호회로 모듈(130)의 동일한 면에 구비되어 있는 것을 도시하고 있으나, 상기 제어 소자(132) 및 외부 단자(134)들은 각각 다른 면에 구비되어도 무방하다. 상기 보호회로 모듈(130)은 상기 제1전극 리드(116) 및 제2전극 리드(117)과 전기적으로 연결되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 제1전극 및 제2전극을 설명하기 위한 도이다.
도 4b 및 도 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 일측 측면을 자세히 도시한 도들이다.
도 3 내지 도 4c를 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지(200)는 전극 조립체(210), 상기 전극 조립체(210)를 수용하는 보호 부재(220) 및 보호회로 모듈(230)을 포함하고 있다.
상기 전극 조립체(210)는 제1전극(211), 제2전극(212), 세퍼레이터(213), 제1전극 탭(214), 제2전극 탭(215), 제1전극 리드(216), 제2전극 리드(217) 및 코어 세퍼레이터(218)를 포함하고 있다.
상기 전극 조립체(210)는 상기 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 전극 조립체(100)와 유사함으로 본 실시 예에서는 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지(100)의 전극 조립체(110)와의 차이점을 중심으로 설명한다. 본 실시 예에서 설명되지 않은 부분은 상기 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 전극 조립체(100)와 동일함으로 이를 참조한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전극 조립체(210)는 상기 제1전극(211)의 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭(214)들 및 상기 제2전극(212)의 일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭(215)들을 구비한다.
상기 제1전극 탭(214)들 및 제2전극 탭(215)들은 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들과 마찬가지로 동일한 간격(A) 및 동일한 폭(B)으로 구비되어 있다.
이때 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전극 조립체(210)의 제1전극 탭(214)들 및 제2전극 탭(215)들은 상기 제1전극 탭(114)들 및 제2전극 탭(115)들과는 다르게 사분면에서 X축을 기준으로 상부의 두 사분면 및 하부의 두 사분면에 각각 구비된 다.
즉, 상기 제1전극 탭(214)들은 상기 사분면에서 제1사분면 또는 제2사분면에 구비되고, 상기 제2전극 탭(215)들은 상기 사분면에서 제3사분면 또는 제4사분면에 구비된다.
이때, 상기 전극 조립체(210)는 상기 전극 조립체(210)의 장축인 X축을 따라 일정 길이의 코어 세퍼레이터(218)를 구비하고 있다.
상기 코어 세퍼레이터(218)는 상기 제1전극 탭(214)들 및 제2전극 탭(215)들을 절연하는 역할을 한다. 즉, 상기 제1전극 탭(214)들 및 제2전극 탭(215)들은 상기 제1전극 탭(114) 및 제2전극 탭(115)와는 달리 각각 제1사분면 또는 제2사분면및 제3사분면 또는 제4사분면에 분포되어 있기 때문에 상기 제1전극 탭(214)들과 제2전극 탭(215)들이 접촉할 가능성이 높기 때문이다.
이때, 상기 코어 세퍼레이터(218)는 제1전극 리드(216)의 일측 끝단(216a)의 너비(L1), 제2전극 리드(217)의 일측 끝단(217a)의 너비(L2), 제1전극 탭(215)들 중 가장 외각에 위치한 두 제1전극 탭(215)의 외각 가장자리들 간의 간격 및 제2전극 탭(216)들 중 가장 외각에 위친한 두 제2전극 탭(216)의 외각 가장자리들 간의 간격 보다는 넓은 너비를 갖도록 구비된다. 즉, 상기 코어 세퍼레이터(218)는 상기 제1전극 탭(214)들과 상기 제2전극 탭(216)들 및 상기 제1전극 리드(215)와 제2전극 리드(217)은 서로 접촉하지 않도록 충분히 넓은 너비로 구비된다.
상기 전극 조립체(210)는 상기 제1전극 탭(214)들의 간격(A)과 제2전극 탭(215)들의 간격(A) 및 상기 제1전극 탭(214)들의 폭(B)과 제2전극 탭(215)들의 폭(B)이 하기 수학식 3을 만족하는 하도록 구비되어야 상기에서 상술한 바와 같이 상기 제1전극 탭(214)들 및 제2전극 탭(215)들이 각각 제1사분면 또는 제2사분면 및 제3사분면 또는 제4사분면에 위치하게 된다.
A = 2C-TJ 및 5㎜ ＜ B ＜ C/2
(이때, 상기 A는 제1전극 탭(214)들 간의 간격 또는 제2전극 탭(215)들 간의 간격, 상기 B는 제1전극 탭(214)들의 폭 또는 제2전극 탭(215)들의 폭, 상기 C는 전극 조립체(210)의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체(210)의 두께)
상기 수학식 3에 의하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지(200)의 전극 조립체(210)는 상기 전극 조립체(210)의 장축 너비(C)의 두 배에서 상기 전극 조립체(210)의 두께(TJ)를 뺀 거리 만큼 상기 제1전극 탭(214)들이 서로 이격되어 있고, 상기 전극 조립체(210)의 장축 너비(C)의 두 배에서 상기 전극 조립체(210)의 두께(TJ)를 뺀 거리 만큼 상기 제2전극 탭(215)들이 서로 이격되어 있는 제1전극(211) 및 제2전극(212)을 구비한다. 이때, 상기 제1전극 탭(214)들의 폭(B) 또는 제2전극 탭(215)들의 폭(B)은 5mm 이상 상기 전극 조립체(210)의 장축 너비(C)의 반 이하의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극 조립체(210)는 하기 수학식 4를 만족하는 상기 제1전극 탭(214)들과 제2전극 탭(215)들을 포함하는 제1전극(211)과 제2전극(212)을 구비하는 것이 바람직하다.
((C-TJ)-(B+TP+TN+TS)×N) ≥ 0
(이때, 상기 B는 제1전극 탭(214)들의 폭 또는 제2전극 탭(215)들의 폭, 상기 C는 전극 조립체(210)의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체(210)의 두께, 상기 TP는 제1전극(211)의 두께, 상기 TN는 제2전극(212)의 두께, 상기 TS는 세퍼레이터(213)의 두께, 상기 N은 전극 조립체(210)의 권취 횟수)
이때 상기 수학식 4는 상기 제1전극 탭(214)의 폭(B) 또는 제2전극 탭(215)의 폭(B), 상기 전극 조립체(210)의 장축 너비(C), 상기 제1전극(211)의 두께(TP), 상기 제2전극(212)의 두께(TN), 상기 세퍼레이터(213)의 두께(TS) 및 상기 전극 조립체(210)의 권취 횟수(N)를 한정하는 것으로 상기 수학식 4를 만족하도록 상기 상기 제1전극 탭(214)의 폭(B) 또는 제2전극 탭(215)의 폭(B), 상기 전극 조립체(210)의 장축 너비(C), 상기 제1전극(211)의 두께(TP), 상기 제2전극(212)의 두께(TN), 상기 세퍼레이터(213)의 두께(TS) 및 상기 전극 조립체(210)의 권취 횟 수(N)를 결정하는 경우 상기에서 상술하 바와 같이 상기 전극 조립체(210)의 제1전극 탭(213)이 제1사분면 또는 제2사분면에 위치하고, 상기 제2전극 탭(214)이 제3사분면 또는 제4사분면에 위치하게 된다.
상기 전극 조립체(210)의 상기 제1전극 탭(214)들 및 제2전극 탭(215)들은 각각 상기 제1전극 리드(216) 및 제2전극 리드(217)과 연결된다.
상기 제1전극 리드(216)는 상기 제1전극 탭(214)들과 접촉하는 일측 끝단(216a) 및 상기 일측 끝단(216a)으로부터 연장되며, 상기 보호회로 모듈(230) 등과 같은 외부 기기와 연결되는 연장부(216b)를 구비하고 있고, 상기 제1전극 리드(217)는 상기 제1전극 탭(215)들과 접촉하는 일측 끝단(217a) 및 상기 일측 끝단(217a)으로부터 연장되며, 상기 보호회로 모듈(230) 등과 같은 외부 기기와 연결되는 연장부(217b)를 구비하고 있다.
상기 제1전극 리드(216)는 상기 전극 조립체(216)의 일측 측면의 장축 너비(C) 보다는 작은 일정 너비(L3)로 구비되거나, 상기 전극 조립체(216)의 일측 측면의 장축 너비(C) 보다는 작으나, 상기 제1전극 탭(214)들 중 가장 가장자리에 있는 제1전극 탭(214)들 간의 간격 보다는 큰 너비로 구비될 수 있다.
한편, 상기 제2전극 리드(217)도 상기 제1전극 리드(216)와 마찬가지로 일측 끝단(217a) 및 상기 일측 끝단(217b)으로부터 연장된 연장부(217b)를 구비하며, 상기 제2전극 리드(217)의 일측 끝단(217a)도 상기 제1전극 리드(216)의 일측 끝단(216a)과 마찬가지로 일정 너비(L4)로 구비된다. 이때, 상기 일측 끝단(217a)의 일정 너비(L4)는 상기 제1전극 리드(216)의 일정 너비(L3)와 동일한 방식으로 그 너비가 결정될 수 있음으로 자세한 설명은 생략한다.
이때 상기 제1전극 리드(216) 및 제2전극 리드(217)는 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지(100)의 제1전극 리드(116) 및 제2전극 리드(117)와 비교하여 상기 연장부(216b,217b)들에서 차이가 있을 수 있다.
상기 연장부(216b,217b)들은 상기 일측 끝단(216a,217b)들의 중심 영역에서 연장되는 것이 아니라 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 각각 상기 일측 끝단(216a,217b)들의 좌측 및 우측으로 치우친 위치에서 연장될 수 있다. 이는 상기 전극 조립체(210)가 상기 보호 부재(220)에 수용되었을 때, 상기 연장부(216b,217b)들이 서로 겹쳐지는 것을 방지하기 위해서이다.
이하 상기 보호 부재(220) 및 보호회로 모듈(230)은 상기 도 1 내지 도 2c를 참조하여 설명한 보호 부재(120) 및 보호회로 모듈(130)과 동일한 구성 요소이므로 자세한 설명은 생략하고 그 구성만을 간략이 기술한다.
상기 보호 부재(220)는 본체(222), 커버(224) 및 수용부(226)를 구비하고 있다.
상기 본체(222)는 바닥면(222a), 상기 바닥면(222a)로부터 연장된 측면(222b) 및 상기 측면(222b)으로부터 연장되어 밀봉부(222c)를 포함하고 있다.
상기 보호 부재(220)는 상기 바닥면(222a)과 측면(222b)에 의해 형성된 공간인 수용부(226)를 구비하고 있다.
또한, 상기 커버(224)는 상기 본체(222)의 밀봉부(222c)의 어느 가장자리로부터 연장되어 있고, 덮개 영역(224a) 및 밀봉부(224b)를 구비하고 있다.
상기 보호회로 모듈(230)은 제어 소자(232) 및 외부 단자(234)들은 구비하며, 상기 제1전극 리드(216) 및 제2전극 리드(217)과 전기적으로 연결되어 있다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 제1전극 및 제2전극을 설명하기 위한 도이다.
도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 일측 측면을 자세히 도시한 도들이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 제1전극 및 제2전극을 설명하기 위한 도이다.
도 4b 및 도 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지의 일 구성인 전극 조립체의 일측 측면을 자세히 도시한 도들이다
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111,211 : 제1전극 112,212 : 제2전극
113,213 : 세퍼레이터 114,214 : 제1전극 탭
115,215 : 제2전극 탭 116,216 : 제1전극 리드
117,217 : 제2전극 리드 218 : 코어 세퍼레이터

Claims (10)

  1. 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭을 포함하는 제1전극;
    일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭을 포함하는 제2전극; 및
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되며, 상기 제1전극 및 제2전극 사이를 절연하는 세퍼레이터;를 포함하는 전극 조립체를 포함하되,
    상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 젤리롤 형태로 권취되어 있으며,
    상기 제1전극 탭들 및 제2전극 탭들 각각은 상기 전극 조립체의 장축과 단축을 기준으로 하는 사분면 상에서 다른 사분면에 위치하고,
    상기 전극 조립체는
    A = 2C-TJ 및 B ＜ C/3
    (이때, 상기 A는 제1전극 탭들 간의 간격 또는 제2전극 탭들 간의 간격, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체의 두께)를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1전극 탭들이 상기 사분면 중 제1사분면에 위치하면, 상기 제2전극 탭들은 상기 사분면 중 제3사분면에 위치하고, 상기 제1전극 탭들이 상기 사분면 중 제2사분면에 위치하면, 상기 제2전극 탭들은 상기 사분면 중 제4사분면에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 권취되어 이루어지되,
    ((C-5)/2-(B+TP+TN+TS)×N×1.05) ＞ 0
    (이때, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TP는 제1전극의 두께, 상기 TN는 제2전극의 두께, 상기 TS는 세퍼레이터의 두께, 상기 N은 전극 조립체의 권취 횟수)
    를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차전지:는
    상기 제1전극 탭들과 연결된 제1전극 리드; 및
    상기 제2전극 탭들과 연결되는 제2전극 리드;를 포함하며,
    상기 제1전극 리드는 상기 제1전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이의 반보다는 작고,
    상기 제2전극 리드는 상기 제2전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이의 반보다는 작은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 일측으로 연장된 복 수개의 제1전극 탭을 포함하는 제1전극;
    일측으로 연장된 복 수개의 제2전극 탭을 포함하는 제2전극; 및
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되며, 상기 제1전극 및 제2전극 사이를 절연하는 세퍼레이터;를 포함하는 전극 조립체를 포함하되,
    상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 젤리롤 형태로 권취되어 있으며,
    상기 제1전극 탭들은 상기 전극 조립체의 일측의 장축과 단축을 기준으로 하는 사분면 상에서 제1사분면 또는 제2사분면에 위치하고, 상기 제2전극 탭들은 제3사분면 또는 제4분면에 위치하며,
    상기 전극 조립체는 그 중심부에 상기 장축인 X축을 따라 구비된 코어 세퍼레이터를 포함하며,
    상기 전극 조립체는
    A = 2C-TJ 및 5㎜ ＜ B ＜ C/2
    (이때, 상기 A는 제1전극 탭들 간의 간격 또는 제2전극 탭들 간의 간격, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체의 두께)
    를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1전극, 제2전극 및 세퍼레이터가 권취되어 이루어지되,
    ((C-TJ)-(B+TP+TN+TS)×N) ≥ 0
    (이때, 상기 B는 제1전극 탭들의 폭 또는 제2전극 탭들의 폭, 상기 C는 전극 조립체의 장축 너비, 상기 TJ는 전극 조립체의 두께, 상기 TP는 제1전극의 두께, 상기 TN는 제2전극의 두께, 상기 TS는 세퍼레이터의 두께, 상기 N은 전극 조립체의 권 취 횟수)
    를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 이차전지:는
    상기 제1전극 탭들과 연결된 제1전극 리드; 및
    상기 제2전극 탭들과 연결되는 제2전극 리드;를 포함하며,
    상기 제1전극 리드는 상기 제1전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이보다는 작고,
    상기 제2전극 리드는 상기 제2전극 탭들과 연결되는 일측 끝단의 너비가 상기 장축의 길이보다는 작은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 삭제
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